沁水盆地郑庄区块构造演化与煤层气成藏

基于沁水盆地郑庄区块的构造发育特征,研究了自二叠纪煤系形成以来该区域构造应力场演化,分析了其对煤层气藏的控制作用,包括构造-埋藏史、后期成藏演化及成藏控制因素.研究表明:郑庄地区主要经历了印支期、燕山期、喜马拉雅早期和喜马拉雅晚期—现代4个期次的构造应力场演化.在构造控制下,二叠纪煤层经历了印支期和燕山中—晚期两次成烃作用,特别是燕山中、晚期煤层生气量巨大,是煤层气的主要成藏期.此后,随着地壳持续抬升剥蚀,煤层埋藏不断变浅,并发育了多组封闭性较好的节理.受南东侧的寺头断层控制,煤层埋深处于600～1 200m,为煤层气成藏以来的最浅埋藏,虽然本区二叠系煤层气的成藏时间较早,但保留的煤层气含量大,煤储层厚度大,且煤层埋藏适中.     

郑庄井田3号煤层煤层气成藏条件研究

煤层气成藏条件是煤层气高产富集区预测及评价的重要研究内容之一,文章采用煤层气地质理论,对郑庄井田3号煤层煤层气成藏条件进行了研究。结果表明:煤中丰富的生烃物质和良好的生烃动力,为煤层气生成提供了保障;煤中储集煤层气的空间发育,储气能力强、储气量大、储集动能良好,为煤层气储集提供了利好条件;一定厚度低渗围岩、封闭型构造发育及地下水径流差,为煤层气提供了良好的封闭保存条件。     

郑庄-樊庄区块煤岩学特征对内生裂隙的影响研究

煤中裂隙是煤层气主要渗流通道。基于郑庄-樊庄区块煤的内生裂隙与煤的变质程度、显微组分、煤岩类型煤相环境指标的相关性关系,分析煤岩学特征对内生裂隙的影响。结果表明,煤中内生裂隙的发育受煤岩学特征影响强烈。     

郑庄区块高阶煤层气低效产能区耦合盘活技术

高阶煤层气井低产低效区的普遍存在,已成为制约我国煤层气产业发展的主要瓶颈之一。沁水盆地郑庄区块有2/3的矿井属于低效井,区块整体经济效益差,以郑庄区块为例,剖析造成高阶煤煤层气低效开发问题的影响因素,提出了低效区盘活技术策略和模型。建立了井网部署方式、储层改造适应性技术、高效排采管控方式3个方面的优化技术,形成了适用于高阶煤储层煤层气井增产的技术系列:一是基于开发动态分析和数值模拟的开发井型井网优化技术和水平井耦合降压盘活直井技术;二是基于煤储层特征及煤层气开发机理分析的高阶煤储层疏导式储层改造技术;三是基于煤储层气-水赋存机理和微裂隙气-水流动机理的高效排采管控技术。在此基础上,提出了郑庄区块低效产能带耦合盘活的工艺技术思路:以资源有效动用为核心,通过调整井网井型,采取疏导式储层改造技术和高效排采管控模式,实现低效区带整体协同降压,新井高效开发,老井稳定增产,达到区块整体盘活的效果。建立了低效区整体盘活工艺技术模型,并在郑庄区块进行了现场试验。为期3 a的现场试验取得了显著的开发效果:44口直井平均单井日产气量2 400 m~3,是周围老井峰值产气量的3.6倍;22口水平井盘活试验井产量是调整前水平井的4.2倍,耦合降压使得周围低产直井平均单井日产气量提高了435 m~3,试验区采气速度由调整前的1.8%提高为目前的7.6%,提高了区域煤层气储量动用程度和采气速度,使区块开发经济效益转亏为盈。该项技术的研发成功,为国内类似地质条件煤层气低效区盘活提供了示范和借鉴。     

煤储层能量及其对煤层气开发的影响——以郑庄区块为例

煤储层内不同相态物质在地层演化过程中积聚有不同类型能量。为明确煤层气开发过程中,不同相态物质状态随能量变化而发生改变及其对煤层气开发影响,利用单位体积弹性变形势能公式和等效弹簧模型计算煤岩基块弹性势能及裂缝开度最大缩减量;利用朗格缪尔等温吸附公式和理想气体等温膨胀做功公式推算等温条件下吸附煤层气膨胀能;利用纳维-斯托克斯方程定性分析煤层水压强能、重力势能和动能间转化关系;利用氦气、甲烷和去离子水渗透率测试平行试验研究影响煤岩导流能力主要因素。综合分析煤层气开发全过程中,各相态物质间能量转化及各物质状态改变;并于郑庄区内选定地质条件相似但能量特征不同4个相邻煤层气井组,结合各自产出特征和局部煤储层能量特征,探讨煤储层能量对煤层气开发影响。结果表明:在系统能量平衡被打破之后,煤岩通过膨胀对外做功释放弹性势能,引发裂隙开度缩减;吸附煤层气是煤层气产出动力源,通过解吸、扩张释放膨胀能,同时持续侵占煤层水流动空间;裂缝开度缩减会阻碍煤层水压强能与吸附煤层气膨胀能间联系,使后者不再随前者变化而改变。研究认为:煤层水压强能越大,煤储层产水潜力越强;吸附煤层气膨胀能越大,越利于煤层气产出;煤岩基块弹性...     

郑庄东大井区煤层含气量主控地质因素

以郑庄区块东大井区为主要研究对象,综合运用实验测试数据、煤田钻孔及煤层气井资料,并结合沉积、构造和地下水动力的原理和方法,深入分析了该区煤层含气量分布和主控地质因素。研究结果表明:研究区煤层含气量较高,总体呈自东向西逐渐增大的趋势,且主要受煤层埋藏深度、地质构造和水动力条件三个因素控制。即煤层埋深对含气量分布具有较好的控制作用,总体上含气量高值区大都位于北部深埋区域;地质构造对含气量的影响主要表现为次级构造叠加在煤层埋深影响的总体背景之上导致含气量展布复杂化;北部地区水动力条件对煤层气的运移和富集具有显著的控制作用,是影响煤层含气量展布的主要因素;而南部地区则由于埋深和断层等因素的影响,从而导致水动力条件与煤层含气量的相关性不太明显。     

郑庄区块煤层气排采影响因素探析

在煤层气排采时,同等地质条件下井群间产气量相差较大,呈现极大的不均匀性,其中有地质方面的原因,也与煤层气施工环节密不可分。依据长期在沁水盆地郑庄区块施工中的经验,对影响该区煤层气采排的地质因素、施工环节,如构造、地下水、煤质、盖层、压裂工艺、钻井液等进行了分析,并提出了建议。     

高阶煤层气储层非均质性及其定量评价——以沁水盆地南部郑庄区块为例

煤储层非均质性影响煤层气开采。以沁水盆地南部郑庄区块3#煤层为例,开展高阶煤层气储层非均质性研究。采用变异系数定量评价了煤储层物性参数（含气量、吸附时间、宏观和显微裂隙密度）和煤岩学参数（显微组分和最大镜质体反射率）在储层纵向上的非均质发育特征。结果表明：煤储层参数层内非均质程度由强至弱依次为吸附时间（平均变异系数0.5246）、矿物质含量（0.4665）、总显微裂隙密度（0.4381）、总宏观裂隙密度（0.3143）、惰质组含量（0.2473）、镜质组含量（0.1125）、含气量（0.0877）和最大镜质组反射率（0.0135）。其中,吸附时间、矿物质含量和裂隙密度层内非均质性较强,是需要重点评价的储层参数。研究成果为煤层气储层非均质性的精细刻画以及定量评价提供了新的思路。     

郑庄区块二次压裂煤层气井低产原因及改进措施

沁水盆地南部郑庄区块3号平均含气量较高,但煤层气井规模化投产以来,有一批低产井或不产气井,制约了该区块产能释放。针对这一现象,区块内多数低产井采取了二次压裂增产改造技术,但地质条件和施工参数不匹配导致增产效果不明显。文章通过大量数据分析,提出了井位筛选和施工优化的方法解决二次压裂煤层气井低产问题,并为郑庄区块提供了可控冲击波、煤层顶底板间接压裂等新的增产措施选择。     

煤层气田地面集输标准化设计

我国煤层气已经进入低成本、大规模开发阶段,要满足其建设质量、建设速度、建设规模的三重需要,煤层气田地面建设必须进行"标准化设计、模块化建设"的集成创新。为此,提出了煤层气田标准化设计理念:以工艺技术优化简化和定型为核心,以模块设计为关键手段,对批量性、通用性、重复性的产能建设内容进行标准化设计。标准化设计核心技术包括"工艺流程通用化、井站平面标准化、工艺设备定型化、设计安装模块化、管阀配件规范化、建设标准统一化、安全设计人性化、设备材料国产化、生产管理数字化",涵盖井场和集气站等地面建设内容。煤层气田应用该标准化成果后(以沁水盆地郑庄区块为例),建设时间缩短30%,焊口一次合格率超过90%,综合经济效益提升0.44亿元/108 m3,提高了气田地面建设水平,规范了地面建设标准,方便了施工的预制和组配,确保了工程建设的优质、高效和安全。